Perchè il cielo è blu?

Il cielo è blu in una giornata di sole, ma rosso o arancione all'alba e al tramonto. I diversi colori sono causati dalla dispersione della luce nell'atmosfera terrestre. Ecco un semplice esperimento che puoi fare per vedere come funziona:

Blue Sky - Red Sunset Materials

Hai solo bisogno di alcuni semplici materiali per questo progetto meteorologico:

• acqua
• latte
• Contenitore trasparente con lati paralleli piatti
• Torcia o luce del telefono cellulare

Un piccolo acquario rettangolare funziona bene per questo esperimento. Prova un serbatoio da 2-1 / 2 galloni o 5 galloni. Qualsiasi altro contenitore quadrato o rettangolare in vetro trasparente o plastica funzionerà.

Conduci l'esperimento

1. Riempi il contenitore con circa 3/4 pieno d'acqua. Accendi la torcia e tienila piatta contro il lato del contenitore. Probabilmente non sarai in grado di vedere il raggio della torcia, anche se potresti vedere scintillii luminosi in cui la luce colpisce polvere, bolle d'aria o altre piccole particelle nell'acqua. È molto simile al modo in cui la luce solare viaggia attraverso lo spazio.
2. Aggiungere circa 1/4 di tazza di latte (per un contenitore da 2-1 / 2 galloni-aumentare la quantità di latte per un contenitore più grande). Mescola il latte nel contenitore per mescolarlo con acqua. Ora, se accendi la torcia sul lato del serbatoio, puoi vedere il raggio di luce nell'acqua. Le particelle del latte diffondono luce. Esaminare il contenitore da tutti i lati. Notare che se si guarda il contenitore dal lato, il raggio della torcia appare leggermente blu, mentre l'estremità della torcia appare leggermente gialla.
3. Mescola più latte nell'acqua. Man mano che aumenti il ​​numero di particelle nell'acqua, la luce della torcia viene diffusa più intensamente. Il raggio appare ancora più blu, mentre il percorso del raggio più lontano dalla torcia passa dal giallo all'arancione. Se guardi la torcia dall'altra parte del serbatoio, sembra che sia arancione o rossa, piuttosto che bianca. Anche il raggio sembra diffondersi mentre attraversa il contenitore. L'estremità blu, dove ci sono alcune particelle che diffondono la luce, è come il cielo in una giornata limpida. L'estremità arancione è come il cielo vicino all'alba o al tramonto.

Come funziona

La luce viaggia in linea retta fino a quando non incontra particelle che la deviano o la disperdono. Nell'aria pura o nell'acqua, non puoi vedere un raggio di luce che viaggia lungo un percorso rettilineo. Quando ci sono particelle nell'aria o nell'acqua, come polvere, cenere, ghiaccio o gocce d'acqua, la luce viene dispersa dai bordi delle particelle.

Il latte è un colloide, che contiene minuscole particelle di grasso e proteine. Mescolate con acqua, le particelle disperdono la luce tanto quanto la polvere disperde la luce nell'atmosfera. La luce viene diffusa in modo diverso, a seconda del colore o della lunghezza d'onda. La luce blu è più diffusa, mentre la luce arancione e rossa è meno diffusa. Guardare il cielo diurno è come vedere un raggio di torcia di lato: vedi la luce blu diffusa. Guardare l'alba o il tramonto è come guardare direttamente nel raggio della torcia: vedi la luce che non è dispersa, che è arancione e rossa.

Cosa rende l'alba e il tramonto diversi dal cielo diurno? È la quantità di atmosfera che la luce solare deve attraversare prima che raggiunga i tuoi occhi. Se pensi all'atmosfera come a un rivestimento che copre la Terra, la luce solare a mezzogiorno passa attraverso la parte più sottile del rivestimento (che ha il minor numero di particelle). La luce del sole all'alba e al tramonto deve prendere un percorso laterale nello stesso punto, attraverso molto più "rivestimento", il che significa che ci sono molte più particelle che possono diffondere la luce.

Mentre si verificano più tipi di scattering nell'atmosfera terrestre, lo scattering Rayleigh è principalmente responsabile dell'azzurro del cielo diurno e della tonalità rossastra del sole che sorge e tramonta. Anche l'effetto Tyndall entra in gioco, ma non è la causa del colore del cielo blu perché le molecole nell'aria sono più piccole delle lunghezze d'onda della luce visibile.

fonti

• Smith, Glenn S. (2005). "Visione cromatica umana e colore blu insaturo del cielo diurno". American Journal of Physics. 73 (7): 590-97. DOI: 10,1119 / 1,1858,479 mila
• Young, Andrew T. (1981). "Rayleigh scattering". Ottica applicata. 20 (4): 533-5. doi: 10,1364 / AO.20.000533